高校WLAN優化方案研究

闕鋆淑，謝 葳，黃幫明

（1.重慶郵電大學通信與信息工程學院，重慶400065;2.中國移動通信集團設計院有限公司重慶分公司，重慶 401147）

無線局域網（Wireless Local Area Network，WLAN）采用射頻技術構成局域網絡，是一種便利的數據傳輸系統，它的出現很好地滿足了人們在不同場景下對高速通信服務個性化的需求［1］。無線校園網是運營商WLAN發展的重點，做好校園無線局域網的規劃與優化具有重大的現實意義。

1 WLAN概述

WLAN是指利用無線通信技術在一定的局部范圍內建立的網絡，在空中傳輸數據、語音和視頻信號，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，IEEE 802.11x標準是現在WLAN的主流標準［2］。

1.1 WLAN的網絡架構

WLAN網絡從下往上的主要設備有AP、POE交換機、ONU、OLT等，其網絡架構如圖1所示。

1.2 WLAN的使用頻率

WLAN IEEE 802.11b/g工作在2.4 GHz頻段，頻率范圍為2.400 0～2.483 5 GHz，共劃分為13個子信道，每個子信道帶寬為22 MHz。為了避免干擾，通常使用的只有1，6，11 這3 個信道［3］。

1.3 高校WLAN的優化指標

在高校宿舍等用戶密集區域，接收信號強度不小于-70 dBm;會議室、茶餐廳等開闊區域邊緣接收信號強度不小于-75 dBm。在設計目標覆蓋區域，用戶終端無線網卡接收到的信噪比（SNR）大于20 dB［4］。

圖1WLAN網絡架構

2 幾種重要的WLAN優化方案

針對目前已經測試及優化完成的所有高校，總結出以下4個比較重要的優化方案。

2.1 頻點規劃

在校園實際工程部署中，常常通過增加AP個數來緩解容量問題，這種做法在一定程度上提高了可用用戶接入數，但是也大大提升了同一信道覆蓋重疊的現象［5］。為了盡可能減小AP在同一頻點的干擾，可以采用以下方案進行優化:

1）若每層樓的AP個數不大于3個，則將它們的信道分別調整為1，6，11中的1個;

2）若每層樓的AP個數大于等于4個，則根據它們信號強度的覆蓋范圍，將各AP間重合面積大的調整為不同頻點，將重合面積小的調整為相同頻點，力求干擾達到最小;

3）樓層間的AP也要進行考慮，上下樓層處于同一位置的2個AP應調整為不同的頻點。

2.2 功率調整

功率調整具體為:

1）用于室內放裝模式時，天線接口處的輸出功率不大于20 dBm;

2）用于室內分布系統時，天線接口處的輸出功率不大于20 dBm，射頻輸出等效全向輻射功率不大于27 dBm;

3）用于室外覆蓋時，射頻輸出等效全向輻射功率不大于27 dBm;

4）發射功率支持遠程調整，分別為最大功率的1/2，1/4，1/8。當上下樓層能夠接收到本層某個AP信號，且強度較強時，在不影響本層使用的前提下，可以對其功率進行調整。

2.3 更換天線

根據天線的覆蓋方式，可將天線分為全向天線和定向天線2種。應根據樓棟的實際情況選擇天線類型。

1）若樓棟是一字型，或類似的簡單結構，則使用全向天線;

2）若樓房是圓弧型，信號會輻射到各處，在本樓房內相互干擾，則根據實際情況使用定向天線。

2.4 對室內分布系統進行調整

如果AP發射功率已經處于最大值，還不能滿足信號強度的要求，那就需要移動AP（直放型）或者天線的放置位置，使AP或天線的覆蓋范圍達到要求。或根據用戶密集程度，對AP進行適當的增減。對于室內分布型系統，建議使合路末端更靠近用戶終端，用以增加用戶終端的接收場強［6］。

3 對某高校12舍進行優化設計及分析

某高校12舍環境特殊，情況復雜，存在弧形區域，中央空地無遮擋。圓弧處AP信號極易穿過中央空地，輻射到對面寢室，造成干擾。其結構如圖2所示。

圖2 12舍環境示意圖

3.1 問題匯總

在該高校12舍安裝好WLAN系統后，通過收集及分析同學們所反映的具體情況，主要發現了以下幾個主要問題:無法獲取IP地;Portal頁面打不開，速度慢;經常掉線。導致這些問題的主要原因為地址池的容量不夠大，干擾嚴重，所在區域信號強度偏低，AP負荷不均衡等。

通過現場排查及測試，對2樓掃描得到的AP個數及信號強度進行了整理，其AP數量多達197個，其中信號強度在-45 dBm以上的達64個，占總數的1/3，情況非常復雜。具體數據見圖3。

圖3 12舍2樓AP個數及強度統計

以2-16寢室為例，室內AP數量較多，信號強于-65 dBm的約占1/3。每信道AP數量過多，多個AP間出現RF重疊和相互干擾現象。通過專業軟件的分析得到:信道1里的包錯誤率為30%，已超過警報臨界值20%;WLAN 802.11管理幀的WLAN帶寬利用率目前是14%（信道1），已超過警報臨界值10%。

3.2 優化方案及效果

具體優化方案及效果如表1所示。優化前后設計圖對比如圖4所示。

表1 優化方案及效果

3.3 優化前后對比

3.3.1 業務測試結果

業務測試結果如表2所示。

表2 業務測試前后對比

從任意選取的3個寢室下載QQ的速度來看，優化后比優化前的下載速率有了大幅度提升，優化效果明顯。

3.3.2 業務測試結果

選取12舍3樓進行優化前后信號強度及信噪比對比，結果如圖5、圖6所示。

就信號強度來說，優化前強度在-30 dBm以上的區域占80%，但優化后明顯提升到了92%;再來看信噪比，優化前70 dB以上的區域占83%，但優化后上升為95%。

通過對優化措施的實施及后續一系列的測試，結果表明，本次優化效果非常明顯，信號覆蓋范圍擴大、強度及信噪比增強、下載速率提升。

4 總結

總之，WLAN的優化是個非常重要的工作，在優化前需要找出主要問題所在，結合地理條件等方面的因素進行綜合考慮，具體問題具體分析，只有這樣才能提出較為完善的優化方案。優化過程可以分階段來完成，第一階段通過全局基礎參數調整，優化無線側接入;第二階段通過個別AP參數調整，進行覆蓋干擾控制及負載均衡。優化結束后，通過測試對不滿足要求的地方進行再優化。只有不斷地從中吸取經驗，才能做出更好的優化方案。

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［1］高峰，高澤華，文柳，等.無線城市電信級WIFI網絡建設與運營［M］.北京:人民郵電出版社，2011.

［2］李云，隆克平，吳詩其，等.IEEE 802.11 DCF性能分析及改［J］.電子學報，2003（10）:1447-1451.

［3］盛敏，李建東，史淡.IEEE802.n無線局域網絡性能分析［J］.電子學報，2004（12）:148-152.

［4］馬鳳國，段斌，孫耀輝.無線局域網網絡規劃［J］.中興通信技術，2004（3）:39-41.

［5］呂迪波，王瓊.基于混合WLAN網絡的吞吐量特性研究［J］.電視技術，2008，32（12）:65-67.

［6］RAO K R，BOJKOVIE Z S，MILOVANOVIE D A.多媒體通信系統技術、標準及網絡［M］.北京:人民郵電出版社，2001.